2020 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding mechanisms in removal of aberrant adducts from ends of genomic DNA breaks caused by radiation and other factors
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19K20449
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山田 真太郎 京都大学, 医学研究科, 助教 (20837869)
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2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | DNA二重鎖切断修復 / II型DNAトポイソメラーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線などの環境要因や内的要因から自然発生するゲノム切断の多くは切断端が化学修飾された「汚い」切断であり、発がん性の強いDNA損傷である。この「汚い」ゲノム切断の修復はまず切断端を「きれい」（3′末端に水酸基、5′末端にリン酸基が付いた状態）にする必要があるが、分子機構の多くが不明である。鍵となる障害は、「汚い」末端を「きれい」にする過程の高解像度検出法の欠如である。この問題を解決するため、切断端の異常な化学修飾の除去を測定するバイオアッセイを開発することが本研究の目的である。
前年度はDNA切断を制御する系の開発と、「汚い」切断を「きれい」な切断にする修復機構を正確に調べる手法の開発に取り組んだ。Spo11というTop2の類似酵素はDNAを切断した後に切断末端に共有結合する。我々はこれまでSpo11が末端に共有結合した「汚い」ゲノム切断からSpo11を除去する過程を検出する手法を開発してきた。この手法は出芽酵母を用いて開発されたが、我々は哺乳類細胞を解析できるように手法の改変を行った。
今年度は、Top2によるDNA切断をモデルとして、「汚い」ゲノム切断を「きれい」にする修復機構を解析した。まずヒトの乳がん細胞MCF-7細胞や、TK6 B細胞をモデルとして、Top2によるゲノム切断の修復時間や、ゲノム切断中間体（Top2-DNA複合体）の蓄積を検出した。そしてDNA修復が異常となる変異体や、DNA修復酵素の阻害剤を用いて、同様に実験を行なった。その結果、Top2が末端に共有結合した「汚い」ゲノム切断からTop2を除去して切断端を「きれい」にする過程に、ATMキナーゼなどのDNA修復因子が複合的に関わることが明らかになった。これらの成果は、放射線などにより自然発生する「汚い」ゲノム切断を修復する経路が機能低下する結果、変異が蓄積する機序を理解する基盤を提供する。
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